MANUEL DE RESTAURATION
HYDROMORPHOLOGIQUE
DES COURS D’EAU
DIRECTION DE L’EAU,
DES MILIEUX AQUATIQUES
ET DE L’AGRICULTURE
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SERVICE EAUX DE SURFACE
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Etapes clés d’une opération
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Figure 15 : Etapes clés dans le montage d’une opération de restauration de cours d’eau. `
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de restauration
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généraux des opérati...
24 Deuxième Partie
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Couverture et enterrement
de cours d’eau
■ Contexte
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■ Principaux dysfonctionnements identifiés
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généralement par les dysfonc...
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29Les principaux dysfonctionnements à l’origine des opérations de restauration
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30
Selon le score géodynamique du cours d’eau, les
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Figure 31 : A gauche, endiguement en béton ...
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de fonctionnalité, avec forêt alluviale et zones humi-
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37Les principaux dysfonctionnements à l’origine des opérations de restauration
Figure 34 : Exemple de profil en long forte...
MANUEL RESTAURATION HYDROMORPHOLOGIE AESN
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MANUEL RESTAURATION HYDROMORPHOLOGIE AESN

  1. 1. MANUEL DE RESTAURATION HYDROMORPHOLOGIQUE DES COURS D’EAU
  2. 2. DIRECTION DE L’EAU, DES MILIEUX AQUATIQUES ET DE L’AGRICULTURE (DEMAA) SERVICE EAUX DE SURFACE 51, rue Salvador Allende 92027 Nanterre Cedex Philippe Adam et Nicolas Debiais Jean-René MALAVOI Ingénieur Conseil _ / / g/ / g
  3. 3. 1 Depuis 2000, la Directive Cadre sur l’Eau (DCE) donne des objectifs de résultats ambitieux en terme d’état ou de potentiel écologique des rivières, et en terme de continuité écologique. Or l’état des lieux du bassin réalisé en 2004 a mis en évidence que pour un grand nombre de masses d’eaux de surface, le principal obstacle au bon état écologique est un problème de qualité physique des rivières (berges et lit mineur) et donc de qualité des habitats. Pourtant, sur le terrain, les objectifs et pratiques dites d’entretien sont encore souvent d’ordre hydraulique (limiter les débordements ou l’érosion des berges, etc.) et paysager. Même si elles répondent à une demande sociale, ces pratiques ont souvent un impact négatif sur les habitats et les espèces, et dégradent ainsi l’état écologique global des cours d’eau. Aujourd’hui, encore trop peu de maîtres d’ouvrage se lancent dans des projets ambitieux de restauration morphologique des cours d’eau anthropisés. Les rai- sons sont diverses : coût financier important malgré les aides publiques, demande sociale émergente (pas toujours compatible avec le bon état écologique), méconnaissance du fonctionnement des rivières et manque de compétences techniques pour initier et suivre des travaux. Dans le cadre de son 9e programme d’intervention (2007-2012), l’Agence de l’eau Seine-Normandie (AESN) s’est engagée à ce que chaque opération sur les cours d’eau financée contribue directement à l’amélioration de l’état écologique du cours d’eau considéré. Les chargés d’opérations de l’AESN, les Cellules d’Assistance Technique à l’Entretien des Rivières (CATER) et certains acteurs locaux font déjà un travail important en la matière, au plus près du terrain. Mais il leur manque toujours des outils, des documents pour appuyer leurs argumentaires. C’est pourquoi l’AESN a souhaité mettre à leur dis- position un manuel à la fois technique et commu- niquant, de restauration hydromorphologique des cours d’eau. Ce manuel n’a pas été conçu comme un livre de recettes ou de solutions techniques « clés en main ». Ce n’est pas non plus un énième manuel sur les méthodes de gestion de la ripisylve ou les techniques de protection végétale des berges. C’est avant tout un ouvrage destiné à alimenter la réflexion et à présen- ter le champ des possibles, les contraintes à ne pas négliger, les principales règles de dimensionnement à respecter, les pièges à éviter. Il doit amener le lec- teur à se poser les bonnes questions face à une situation donnée, par exemple : • A quel type de cours d’eau ai-je affaire ? • Quelles interventions humaines a-t-il subies ? • Quels sont les dysfonctionnements induits ? • La situation est-elle réversible ? • Que puis-je espérer recréer à partir de cette situa- tion ? • Quel est le type d’intervention possible parmi les différentes techniques de restauration existantes ? • Le cours d’eau peut-il se restaurer lui-même ? • Quels effets bénéfiques puis-je attendre des mesu- res proposées ? • Quels risques ai-je de ne pas atteindre les objectifs de restauration ? • Quelle est la période la plus favorable pour engager des travaux de restauration ? • Quels sont les indicateurs de suivi de la réalisation proposée à mettre en place ? Ce manuel vise, chapitre après chapitre, à fournir au lecteur des bases pragmatiques, techniques et scientifiques lui permettant de déterminer quelle pourrait être la meilleure solution de restauration fonctionnelle pour son cours d’eau (ou tronçon de cours d’eau), dans son contexte physique et socio- politique particulier. Il s’adresse donc particulière- ment à un public de techniciens, mais aussi de décideurs et gestionnaires désireux d’en savoir plus sur les concepts d’altération, de préservation et de restauration du fonctionnement hydromorphologique des cours d’eau. Ce manuel vise également à montrer que le choix de telle ou telle opération de restauration n’est pas le fruit du hasard mais qu’il doit reposer sur l’analyse la plus fine possible des potentialités du tronçon de cours d’eau concerné en confrontation avec l’analyse des dysfonctionnements subis. RÉSUMÉ _ / / g
  4. 4. 2 Première partie Postulats et principes généraux des opérations de restauration 5 Contexte et objectifs 6 Pourquoi ce manuel 6 Limites du manuel 6 Bases de la restauration biologique et fonctionnelle des cours d’eau 9 Typologie géodynamique fonctionnelle des cours d’eau 9 Concepts généraux de restauration et niveaux d’ambition 13 Evaluation a priori de l’efficience probable d’un projet de restauration 17 Etudes préalables et éléments de suivi 19 Contenu de l’étude préalable 19 Contenu de l’étude de suivi 20 Etapes clés d’une opération de restauration de cours d’eau 21 Deuxième partie les principaux dysfonctionnements à l’origine des opérations de restauration 23 Les principales interventions humaines et leurs dysfonctionnements associés 24 Couverture et enterrement de cours d’eau 25 Déplacement de cours d’eau 26 Rescindement de méandres - Rectification 27 Recalibrage 28 Suppression de la ripisylve 30 Protection des berges 33 Endiguement et merlons de curage 34 Seuils / ouvrages transversaux 36 Etangs implantés sur un cours d’eau 39 Extractions de granulats 40 TABLE DES 1 2 _ / / g
  5. 5. 3 3 Typologie des opérations de restauration et éléments techniques Petits aménagements piscicoles (fiche 1) 3 Création d’une ripisylve (fiche 2) 7 Epis (fiche 3) 11 Bancs et risbermes alternés (fiche 4) 19 Reconstitution du matelas alluvial (fiche 5) 23 Seuils et rampes (fiche 6) 27 Reconnexion d’annexes hydrauliques (hors suppression de digues) (fiche 7) 31 Arasement/dérasement de seuils (fiche 8) 43 Suppression des contraintes latérales (fiche 9) 49 Remise à ciel ouvert de cours d’eau (fiche 10) 55 Modification de la géométrie du lit mineur/moyen (augmentation limitée de l’emprise) (fiche 11) 61 Diversification de berges sur grands cours d’eau navigués (fiche 12) 67 Suppression des digues, élargissement de l’intra-digues (fiche 13) 75 Suppression d’étangs (fiche 14) 81 Reméandrage ou recréation de cours d’eau (fiche 15) 85 Travaux en limite des opérations de restauration 93 Mesures de limitation des impacts lors des opérations de restauration 99 MATIÈRES Cas particuliers 42 Spécificités des cours d’eau en milieu urbain 43 Spécificités des grands cours d’eau navigués 44 Spécificités des cours d’eau en milieu estuarien 48 Tableaux de synthèse des familles de travaux de restauration par type de dysfonctionnement et par niveau d’ambition 51 Conclusion 56 Bibliographie 58 _ / / g
  6. 6. 1Postulats et principes généraux des opérations de restauration 2Les principaux dysfonctionnements à l’origine des opérations de restauration 3Typologie des opérations de restauration et éléments techniques MANUEL DE RESTAURATION HYDROMORPHOLOGIQUE DES COURS D’EAU
  7. 7. 6 Première Partie flore aquatiques et rivulaires. C’est par elle notam- ment que s’allient le « physique » et le « biologique » (figure 2, p. 8). Aujourd’hui, encore trop peu de maîtres d’ouvrage se lancent dans des projets ambitieux de restauration morphologique des cours d’eau anthropisés. Les rai- sons sont diverses : coûts financiers importants mal- gré les aides publiques, demande sociale émergente (pas toujours compatible avec le bon état écologique), méconnaissance du fonctionnement des rivières et manque de compétences techniques pour initier et suivre des travaux. Dans le cadre du 9e programme d’intervention de l’Agence de l’eau Seine-Normandie (AESN) (2007- 2012), l’ensemble des travaux financés devra contri- buer à l’amélioration de l’état écologique des rivières. Pour atteindre les objectifs de bon état et de bon potentiel, la sensibilisation et l’information des maî- tres d’ouvrage sont des leviers essentiels permettant de susciter des dynamiques locales de reconquête écologique des rivières, à moyen et long terme. Les chargés d’opération de l’AESN, les Cellules d’Assistances Technique à l’Entretien des Rivières (CATER) et certains acteurs locaux font déjà un travail important en la matière, au plus près du terrain. Mais il leur manque toujours des outils, des documents pour appuyer leurs argumentaires. C’est pourquoi l’AESN a souhaité mettre à leur dis- position un manuel à la fois technique et communi- quant, de restauration hydromorphologique des cours d’eau. Limites du manuel Ce manuel n’a pas été conçu comme un livre de recettes ou de solutions techniques « clés en main ». Ce n’est pas non plus un énième manuel sur les méthodes de gestion de la ripisylve ou les techniques de protection végétale des berges. C’est avant tout un ouvrage destiné à alimenter la réflexion et à présen- ter le champ des possibles, les contraintes à ne pas négliger, les principales règles de dimensionnement à respecter, les pièges à éviter. Il doit amener le lec- teur à se poser les bonnes questions face à une situation donnée : A quel type de cours d’eau ai-je affaire ? Quelles interventions humaines a-t-il subies ? Quels sont les Contexte et objectifs Pourquoi ce manuel Depuis 2000, la Directive Cadre sur l’Eau (DCE) donne des objectifs de résultats ambitieux en terme d’état ou de potentiel écologique des rivières, et en terme de continuité écologique. Or l’état des lieux du bassin réalisé en 2004 a mis en évidence que pour un grand nombre de masses d’eaux de surface, le principal obstacle au bon état écologique est un problème de qualité physique des rivières (berges et lit mineur) et donc de qualité des habitats. La Circulaire DCE n° 2005-12 du 28 juillet 2005 confirme cette analyse (ministère de l’Écologie, du Développement et de l’Aménagement durables, MEDAD) : « La DCE ne prévoit pas que soit évalué un “état hydromorphologique” à l’image de ce qui est prévu pour l’état chimique et l’état écologique. Cependant, les éléments biologiques sont liés, à la fois aux élé- ments physico-chimiques et aux éléments hydro- morphologiques et, dans les états des lieux des districts, les caractéristiques physiques sont sou- vent signalées comme limitantes pour l’atteinte du bon état écologique. » Pourtant, sur le terrain, les objectifs et pratiques dites d’entretien sont encore souvent d’ordre hydraulique (limiter les débordements ou l’érosion des berges, etc.) et paysager. Si elles répondent à une demande sociale, ces pratiques ont souvent un impact négatif sur les habitats et les espèces, et dégradent ainsi l’état écologique global des cours d’eau. Rappelons qu’un cours d’eau en bon état permet de répondre à une multitude de fonctions et d’usages : qualité de l’eau, qualité paysagère et intérêt récréatif, qualité écologique, bon fonctionnement hydraulique (rétention des crues), etc. Ce bon fonctionnement hydromorphologique peut être caractérisé par une grande diversité de faciès, des berges naturelles, des bancs alluviaux mobiles, une ripisylve variée, des annexes hydrauliques et, surtout, une dynamique fluviale la plus libre possible (figure 1, p. 7). Une dynamique fluviale libre est constitutive d’une diversité d’habitats indispensable à la faune et la 1 _ / / g
  8. 8. 7Postulats et principes généraux des opérations de restauration a) c) e) b) d) f) Figure 1 : Quelques illustrations d’un bon fonctionnement hydromorphologique. a) Des faciès d’écoulement diversifiés. b) Des berges naturelles. c) Des bancs alluviaux mobiles. d) Une ripisylve fournie et variée. e) Un corridor fluvial boisé. f) Des annexes hydrauliques. ` dysfonctionnements induits ? La situation est-elle réversible ? Que puis-je espérer recréer à partir de cette situation ? Quel est le type d’intervention possi- ble parmi les différentes techniques de restauration existantes ? Le cours d’eau peut-il se restaurer lui- même ? Quels effets bénéfiques puis-je attendre des mesures proposées ? Quels risques ai-je de ne pas atteindre les objectifs de restauration ? Quelle est la période la plus favorable pour engager des travaux de restauration ? Quels sont les indicateurs de suivi de la réalisation proposée à mettre en place, etc. ? Ce manuel vise, chapitre après chapitre, à fournir au lecteur des bases pragmatiques, techniques et scien- tifiques lui permettant de déterminer quelle pourrait être la meilleure solution de restauration fonctionnelle pour son cours d’eau (ou tronçon de cours d’eau), dans son contexte physique et socio-politique particulier. Il s’adresse donc particulièrement à un public de techni- ciens, mais aussi de décideurs et gestionnaires dési- reux d’en savoir plus sur les concepts d’altération, de préservation et de restauration du fonctionnement hydromorphologique des cours d’eau.
  9. 9. 8 Première Partie a) c) e) b) d) f) Figure 2 : Exemples de substrats en tant qu’habitat des biocénoses aquatiques. a) Truites. b) Couleuvre à collier. c) Hirondelle de rivage. d) Buisson de saules. e) Invertébrés (Perla marginata). f) Invertébrés (Stenophylax sp.). `
  10. 10. 9 Ce manuel vise également à montrer que le choix de telle ou telle opération de restauration n’est pas le fruit du hasard mais qu’il doit reposer sur l’analyse la plus fine possible des potentialités du tronçon de cours d’eau concerné en confrontation avec l’analyse des dysfonctionnements subis. Pour cette raison, le manuel est articulé en trois parties qui s’enchaînent selon une logique opéra- tionnelle : • la première partie pose les bases conceptuelles de la « restauration biologique et fonctionnelle » des cours d’eau ; • la seconde partie détaille les principaux dysfonc- tionnements identifiés sur les cours d’eau et les orientations de restauration qui peuvent leur être associées ; • la troisième partie présente les aspects techniques de la restauration, notamment au moyen de « fiches ». Certaines altérations des cours d’eau sont issues d’une gestion anthropique des débits, avec l’exploita- tion hydroélectrique, des prélèvements pour l’agri- culture, etc. Le présent manuel ne traite volontairement pas de la gestion hydrologique des rivières, qui pourrait néanmoins, si elle était optimi- sée, améliorer le fonctionnement global de l’hydro- système. Le présent manuel, sur la base de la connaissance à la fois du type de cours d’eau considéré et des altérations subies, définit des orientations d’aména- gement et de gestion en terme de restauration phy- sique, biologique et fonctionnelle. Mais ces propositions doivent bien sûr être affinées, concréti- sées et développées de cas en cas pour être parfai- tement opérationnelles. Ce manuel ne comprend ainsi pas les éléments techniques d’un cahier des charges de travaux aptes à constituer un dossier de consultation des entreprises (listes des plantes mélanges grainiers, caractéristiques précises des matériaux à mettre en œuvre, mode opératoire détaillé des travaux, etc.). Les fiches techniques (3e partie) s’appuient sur un certain nombre assez restreint d’exemples du bas- sin Seine-Normandie ainsi que sur quelques cas isolés hors bassin. Ces exemples servent d’appui technique dans le développement de la réflexion, mais le présent manuel n’a pas pour but de présen- ter un véritable « retour d’expériences » des travaux de restauration menés sur le bassin Seine- Normandie et pas non plus la prétention de montrer forcément les exemples les plus démonstratifs et réussis du bassin. Le choix des cas concrets s’est fait de manière à respecter une certaine diversité typologique des cours d’eau du bassin, répartition géographique et illustration de différentes « techni- ques » de restauration. Ce manuel a ainsi vocation à être utilisé sur l’ensemble du territoire métropoli- tain, hors torrents de montagne absents du bassin Seine-Normandie. Hormis dans la présentation de cas concrets réali- sés, aucune fourchette de coûts n’est donnée, car les paramètres expliquant leur variabilité sont complexes (contexte local, accessibilité, concur- rence interentreprises, contraintes hydrologiques, coût du foncier, etc.) et les exemples sont encore trop peu nombreux pour généraliser des fourchet- tes de prix par technique de restauration proposée. D’autre part, le lecteur désirant en savoir plus est systématiquement renvoyé vers des références bibliographiques complémentaires ou plus détail- lées. Bases de la restauration biologique et fonctionnelle des cours d’eau Typologie géodynamique fonctionnelle des cours d’eau La deuxième partie du présent manuel détaillera les différentes interventions humaines ayant pu être réalisées sur les cours d’eau et les dysfonctionne- ments qui leur sont généralement associés. On verra par la suite que la possibilité de les résorber, voire de les supprimer, est en grande partie fonction du type de cours d’eau considéré. Nous avons souhaité élaborer une typologie particulière de cours d’eau, adaptée à la problématique de restauration : la typo- logie géodynamique fonctionnelle (Malavoi, Biotec, 2006). Cette typologie a pour objet de déterminer l’intensité de l’activité géodynamique actuelle ou potentielle d’un cours d’eau (ou d’un tronçon de cours d’eau). De celle-ci dépendent en grande partie : • les caractéristiques géomorphologiques du cours d’eau : géométrie, substrats, intensité actuelle ou potentielle des processus d’érosion latérale, verti- cale et de transport solide ; • les caractéristiques écologiques globales ; • mais surtout, dans l’objectif qui est le nôtre aujourd’hui, les capacités d’ajustement géomor- phologique suite à des travaux de restauration. Postulats et principes généraux des opérations de restauration • plus un cours d’eau est puissant ; • plus ses berges sont facilement érodables ; • plus les apports solides sont importants ; meilleure est la garantie de réponse positive du système ; plus rapides sont les résultats ; plus grande est la pérennité des bénéfices éco- logiques de la restauration ; moindre est le coût, puisque le cours d’eau effectue lui-même une partie du travail de restauration. § § NOTRE POSTULAT EST LE SUIVANT :
  11. 11. peut être affiné et relativisé en fonction des caracté- ristiques sédimentologiques des berges des cours d’eau et notamment de leur érodabilité. Ainsi des cours d’eau à faible puissance (10- 15 W/m2 ) peuvent néanmoins présenter une activité Un seuil « majeur » apparaît aux environs de 35 W/m2 au-dessus duquel la puissance naturelle de cours d’eau anciennement chenalisés a permis à ces der- niers de se réajuster morphologiquement et de retrouver petit à petit une géométrie plus naturelle. Un seuil mineur est visible aux environs de 25 W/m2 . Les autres valeurs de puissance ne permettent pas d’identifier de seuils supplémentaires. L’érodabilité des berges Nos propres investigations (Malavoi, non publié) nous amènent à penser que ce seuil autour de 25-35 W/m2 10 ■ Fondements scientifiques La puissance spécifique D’un point de vue scientifique, il a été démontré depuis de nombreuses années que les capacités d’ajustement d’un cours d’eau étaient en grande par- tie fonction de sa puissance spécifique1 . Les travaux pionniers de Brookes sur ce sujet (1988) repris dans Wasson et al. (1998) ont largement défri- ché le terrain. D’une manière synthétique, les résultats de Brookes permettent d’identifier différents seuils de puissance spécifique : Première Partie Figure 3 : Les seuils de puissance spécifiques (d’après Brookes, 1988 in Wasson et al., 1998). ` 1. la puissance spécifique correspond sommairement au produit de la pente X le débit, qui caractérise les potentialités dynamiques du cours d’eau. La puissance (⍀) est calculée comme suit : ⍀ ϭ ␥QJ (en watts/m) La puissance spécifique (␻) est calculée comme suit : ␻ ϭ ⍀/l (en watts/m2 ) où ␥ est le poids volumique de l’eau (9 810 N/m3 ), Q le débit (m3 /s) (ici le débit journalier de crue de fréquence 2 ans), J la pente de la ligne d’énergie en m/m, l la largeur du lit pour le débit utilisé (m). Figure 4 : N’importe quel objet dont on connaît les dimensions peut servir d’échelle visuelle (vue générale et zoom). `
  12. 12. 11 géodynamique relativement importante si leurs ber- ges sont non ou peu cohésives et s’ils reçoivent de l’amont une certaine quantité d’alluvions grossières qui, par leur dépôt sous forme de bancs, activent les processus d’érosion sur les berges opposées. A l’inverse, des cours d’eau plus puissants (40- 50 W/m2 ) mais coulant dans une plaine alluviale com- posée de sédiments plus cohésifs (limons, sables limoneux, argiles) seront probablement moins actifs, surtout si les apports solides provenant de l’amont sont modestes. Il n’existe pas à ce jour de méthode normalisée de détermination de l’érodabilité des berges. Nous pro- posons néanmoins ci-après quelques éléments méthodologiques accompagnés d’exemples visuels permettant une première approche de ce paramètre (matériel nécessaire : pelle – décamètre – échelle visuelle) : • si possible, enlèvement localisé au droit du point d’analyse de la végétation pour bien visualiser la coupe de la berge ; • décapage du talus de pied de berge (il y a générale- ment un talus d’éboulis). C’est en effet le pied de berge qui est la partie la plus sensible à l’érosion ; il est donc important de connaître sa nature. Par exem- ple, une berge de 3 mètres de hauteur de nature limoneuse ou limono-argileuse sera faiblement éro- dable. Si une berge de même hauteur est limoneuse sur 2,5 mètres et sableuse à la base sur 0,5 mètre, elle sera moyennement à fortement érodable ; • si la berge n’est pas déjà subverticale, creusement d’une coupe subverticale sur environ 50 cm de lar- geur ; • prise de photos et si possible établissement d’un croquis coté de la coupe (granulométrie visuelle simplifiée et épaisseurs des différentes strates sédimentaires : argiles, limons, sables, graviers, galets, blocs, roche). Placer si possible un repère visuel sur la photo. Les apports solides Outre leur rôle d’activation des processus d’érosion laté- rale (effet déflecteur de l’écoulement), les apports de charge sédimentaire grossière en provenance de l’amont sont extrêmement importants en termes de création du substrat alluvial indispensable à de nombreux organis- mes composant les biocénoses aquatiques. Là encore, aucune méthodologie n’a été développée à ce jour pour classer de manière simple l’intensité des apports solides sur un cours d’eau. La méthodologie que nous utilisons actuellement est basée sur l’analyse des photographies aériennes de l’Institut Géographique National (IGN) et notam- ment la « BDortho » au pixel 0,5 mètre. Elle n’est présentée ici qu’à titre indicatif et mériterait un approfondissement pour être utilisable de manière normalisée : • sont cartographiés de manière simplifiée (un point) les bancs alluviaux visibles sur l’orthophographie ; Postulats et principes généraux des opérations de restauration Figure 5 : Exemples visuels de divers degrés d’érodabilité de berges. ` Erodabilité nulle Erodabilité faible Erodabilité moyenne Erodabilité forte
  13. 13. 12 viaux, par exemple par le biais d’un critère : nom- bre de bancs/km de rivière. • le résultat peut ensuite être présenté sur une carte synthétique permettant de distinguer les rivières en fonction de la densité des zones de stockages allu- Première Partie Figure 6 : Exemples de localisation et de cartographie simplifiées des bancs alluviaux visibles (source : BDortho IGN, in Malavoi et al., 2006). ` Trois « bémols » empêchent cette méthode de refléter exactement le transport solide des cours d’eau : – le débit lors des prises de vue de l’IGN qui, s’il est élevé, peut masquer la présence de bancs alluviaux ; – la présence de végétation riveraine qui masque parfois le cours d’eau ; – la présence de remous de seuils ou barrages, pouvant eux aussi masquer des bancs existants mais qui sont alors submergés. § § NOTA Figure 7 : Exemple de cartographie de la densité kilométrique des bancs alluviaux exondés sur les rivières de Franche- Comté (Malavoi et al., 2006). ` § Nota : les limites de classes sont arbitraires et n’ont pas fait l’objet d’une normalisation.
  14. 14. 13 ■ Proposition de typologie Compte tenu de ces observations, il nous semble important de caractériser les cours d’eau, notam- ment dans un objectif d’évaluation de l’efficience de travaux de restauration, par : • leur puissance spécifique - W ; • l’érodabilité potentielle naturelle de leurs berges (abstraction faite des protections éventuelles exis- tantes) - B ; • leurs apports solides potentiels - A. Sur la base de ces 3 variables, il est possible de pro- poser une typologie simple, qui pourrait être mise en œuvre à l’échelle du bassin ou renseignée au fur et à Concepts généraux de restauration et niveaux d’ambition Une opération de restauration hydromorphologique peut être menée « passivement » (en réduisant les « forces de dégradation ») ou « activement » (par des interventions plus lourdes). Le concept de restauration passive fait référence à la typologie géodynamique des cours d’eau présentée plus haut. Plus un cours d’eau sera puissant, avec des berges facilement érodables et des apports soli- des encore importants, plus sa restauration sera facile, peu coûteuse et avec des effets rapides. La simple suppression des forces de dégradation (enro- chements de protection de berges, barrages) suffira généralement pour que le cours d’eau se réajuste rapidement, tant du point de vue physique qu’écolo- gique (à condition toutefois pour ce dernier point, que la qualité physico-chimique de l’eau soit correcte). La restauration active sera nécessaire sur les cours d’eau peu puissants, peu actifs et à faibles apports solides. Elle nécessitera des travaux plus coûteux et donnera a priori des résultats moins spectaculaires. ■ Niveaux d’ambition des travaux de restauration On peut définir trois grandes catégories d’actions sur un cours d’eau visant à préserver ou à restaurer un bon fonctionnement morphologique et écologique : • si le fonctionnement morpho-écologique est encore bon : préservation : catégorie P. Il s’agira le plus souvent d’opérations de sensi- bilisation, de protection ou de maîtrise foncière de secteurs menacés par une pression anthropi- que latente. Ceci peut se concrétiser par des arrêtés de biotopes, l’achat de terres sur un espace alluvial élargi ou en secteur de mobilité potentielle d’un cours d’eau, des contrats d’ex- ploitation extensive de terres riveraines avec des agriculteurs, la définition de zones « tampon », etc.). • si le fonctionnement morpho-écologique est légè- rement dégradé mais encore correct : limitation des dysfonctionnements futurs : catégorie L. Une opération de restauration n’est peut-être pas nécessaire mais il semble important de met- tre en œuvre des actions qui bloquent les dys- fonctionnements en cours de manifestation : seuils de fond pour stabiliser une incision qui commence à se manifester, espace de mobilité pour éviter une accentuation d’une incision encore modérée, meilleure gestion des débits à la sortie d’un barrage, meilleure gestion de la qualité de l’eau, etc. • si l’état est dégradé : restauration : catégorie R. Dans la catégorie R, on peut alors distinguer 3 niveaux d’objectifs de restauration (qui correspon- dent aussi à 3 niveaux d’ambition) : • niveau R1 ; objectif de restauration d’un compar- timent de l’hydrosystème, souvent piscicole, dans un contexte où l’on ne peut réaliser une véritable opération de restauration fonctionnelle. Il s’agit généralement de mettre en place des structures de diversification des écoulements et des habitats : déflecteurs, petits seuils, caches, frayères, etc. Ce niveau d’ambition ne nécessite mesure dans le cadre d’études ponctuelles, préala- bles aux travaux de restauration. Ainsi, par exemple pour le type W4B3A3 (à forte puis- sance spécifique, apports solides et érodabilité des berges moyens), le cours d’eau sera probablement très réactif et les travaux de restauration qui pour- raient y être réalisés efficaces et avec des résultats positifs rapides. A l’inverse un type W1B2A1 (à très faible puissance, érodabilité des berges faible et apports solides nuls) sera plus difficile à restaurer, avec des travaux qui seront assez chers car très aboutis dès le départ, du fait que la dynamique propre du cours d’eau ne pourra pas y contribuer. Postulats et principes généraux des opérations de restauration 1 2 3 4 Puissance – W Ͻ 10 W/m2 10-30 W/m2 30-100 W/m2 Ͼ 100 W/m2 Erodabilité des berges – B Nulle Faible Moyenne Forte Potentiel d’apports solides – A Nul Faible Moyen Fort
  15. 15. 14 pas une grande emprise latérale. Il peut être mis en œuvre dans l’emprise actuelle du lit mineur ou légèrement augmentée. Il devrait être réservé aux zones urbaines ou périurbaines, où les contraintes foncières sont importantes mais on constate qu’il est fréquemment mis en œuvre en zone rurale, pour des raisons foncières aussi et probablement par manque d’ambition… (voir figure 8, ci-dessous) ; • niveau R2 ; objectif de restauration fonctionnelle plus globale. L’amélioration de tous les comparti- ments aquatiques et rivulaires est visée : transport solide, habitat aquatique, nappe alluviale, ripisylve. Ce niveau nécessite une emprise foncière plus importante (de 2 à 10 fois la largeur naturelle du lit mineur). Il peut être atteint par exemple par un reméandrage léger pour un cours d’eau rectifié, par un écartement des digues pour un cours d’eau fortement endigué, par la « remise » à ciel ouvert d’un lit de cours d’eau mis sous tuyau ou couvert, etc. (voir figure 9, ci-contre) ; • niveau R3 ; niveau R2 + espace de mobilité ou de fonctionnalité. Restauration fonctionnelle complète de l’hydrosystème, y compris de la dynamique d’érosion et du corridor fluvial. L’emprise néces- saire pour que ce niveau d’ambition soit pertinent est au minimum de l’ordre de 10 fois la largeur du lit mineur avant restauration. Première Partie Figure 8 : Différents exemples d’aménagements essentiellement piscicoles : en haut à gauche risberme en enroche- ments sur la Bienne (39), en haut à droite agencement de blocs sur la Savoureuse (90), au centre amas de blocs et radier artificiel sur le Drugeon (25), en bas à gauche caches artificielles sur un petit ruisseau affluent de l’Allondon (Suisse, canton de Genève) et en bas à droite aménagements piscicoles sur l’Arve (74). `
  16. 16. 15Postulats et principes généraux des opérations de restauration a) b) c) Figure 9 : Remise à ciel ouvert (décorrection) d’un petit cours d’eau dans le Jura suisse (la Golatte) avec cependant une emprise limitée ; a) et b) lors des terrassements ; c) 6 mois après les travaux. ` Figure 10 : Exemples de restaurations fonctionnelles de niveau R3 : en haut à gauche la Vurpillière (25), à droite le Bief de Nanchez (39), en bas, milieux diversifiés « retrouvés » sur le Colostre (04). `
  17. 17. 16 ATTENTION : cette catégorisation des niveaux de res- tauration correspond à un gradient continu allant de la restauration d’un nombre limité de fonctionnalités (R1) à un nombre maximal de fonctionnalités (R3). La limite entre ces « classes » est donc fictive. D’autre part, il arrive parfois qu’un projet d’aménage- ment ait un objectif initial autre que la restauration des milieux aquatiques mais comporte néanmoins une démarche d’amélioration d’un milieu déjà dégradé. Par exemple, en présence d’un lit endigué ou recali- bré, on peut rechercher une augmentation de la pro- tection contre les inondations en élargissant le lit mineur ou en le surcreusant et intégrer dans un tel projet une démarche technique se rapprochant des opérations de restauration susmentionnées, pouvant aller de R1 à R3 : recréation d’un chenal d’étiage ou de chenaux secondaires, mise en place de structures de diversification des écoulements, plantation de végétaux rivulaires adaptés, création d’un espace de mobilité intradigues, etc. • Si le cours d’eau est actif ou potentiellement actif, cette emprise sera un véritable espace de mobilité qui lui permettra d’éroder ses berges et de retrouver une dynamique fluviale naturelle. Si le cours d’eau n’est pas potentiellement actif (faible puissance, berges cohésives, peu d’alluvions en transit), cette emprise sera plutôt un espace de fonctionnalité. • Dans un tel espace de fonctionnalité, on laissera s’installer une végétation alluviale naturelle (corri- dor fluvial) ou on créera de toutes pièces une diver- sité de milieux biologiques annexes au cours d’eau (zones humides, mares, bocages, haies, secteurs pionniers, etc.) (voir figure 10, p. 15). Première Partie Figure 11 : Illustration schématique d’un gradient continu des fonctionnalités entre R1 et R3, dont les limites entre les classes sont fictives (figure Malavoi-Biotec). ` Figure 12 : Exemple d’élargissement hydraulique d’un cours d’eau (la Morges en traversée de ville en Suisse) et réaménagement du lit sous forme de petits seuils, végé- talisation partielle des berges, etc. Restauration assimi- lable à un niveau R1. A gauche état initial, à droite deux puis sept ans après les travaux. `
  18. 18. 17Postulats et principes généraux des opérations de restauration Evaluation a priori de l’efficience probable d’un projet de restauration La méthode proposée ici permet d’évaluer de manière sommaire mais rapide l’efficience hydro- morphologique probable d’un projet de restaura- tion. Elle permet d’identifier a priori les opérations qui pourraient présenter les meilleurs taux de réussite. ■ Evaluation du score d’efficience probable Le principe que nous proposons de retenir consiste à évaluer un « score d’efficience probable » de la restauration envisagée, sur la base : • de la valeur des trois variables typologiques majeures présentées plus haut : puissance, éroda- bilité des berges, apports solides (score géodyna- mique) • de l’emprise foncière disponible pour réaliser la restauration ; • de la qualité de l’eau. Les valeurs permettant d’apprécier ce score sont très empiriques et ne sont pas validées scientifiquement. Par exemple, chacune des variables a ici le même poids dans la « note ». Notons aussi que la présence de réservoirs biologi- ques en amont, en aval ou au droit de la zone à restau- rer ainsi que la connexion entre les différents habitats nécessaires au cycle de vie de la faune aquatique sont probablement aussi importants que la qualité de l’eau. Nous avons cependant privilégié ce dernier critère dans le score pour limiter le nombre de variables. Ces paramètres sont évalués sur la base des caractéristiques moyennes du cours d’eau pour le tronçon géo- morphologique homogène2 concerné : • la puissance spécifique est évaluée en utilisant la largeur moyenne naturelle à pleins bords et le débit moyen journalier de fréquence biennale ; • les apports solides sont évalués en tenant compte de la présence éventuelle de sites de piégeage en amont du secteur à restaurer (barrages, anciennes fosses d’extractions, zones où des curages sont réali- sés régulièrement, etc.) ; • l’érodabilité des berges est évaluée en faisant abstraction des protections existantes. Il s’agit donc de l’érodabilité potentielle des berges naturelles ; • l’emprise disponible est évaluée selon une analyse rapide du contexte socio-politique du projet. Doit-on obligatoirement limiter les aménagements au strict gabarit actuel du cours d’eau ? Peut-on se permettre d’élargir l’espace alluvial d’un facteur allant de 1 à 3 fois la largeur du lit (L), de 3 à 10 ϫ L, ou avec une emprise dépassant 10 ϫ L ? • la qualité de l’eau est évaluée selon la classification et la cartographie simplifiée de 5 à 4 classes des Agences de l’Eau : – qualité mauvaise – qualité médiocre – qualité passable – bonne et très bonne qualité. § NOTA Note Paramètre 0 2.5 5 10 Puissance spécifique Ͻ 10 W/m2 10-30 W/m2 30-100 W/m2 Ͼ 100 W/m2 Erodabilité des berges Nulle Faible Moyenne Forte Potentiel d’apports solides Nul Faible Moyen Fort Emprise disponible 1 largeur de lit 1 à 3 L 3 à 10 L Ͼ 10 L Qualité de l’eau Mauvaise Médiocre Passable Bonne Score d’efficience probable des travaux : mini = 0, maxi = 50 Figure 13 : Variables permettant d’évaluer un « score d’efficience probable » de la restauration envisagée. ` 2. Nous distinguons habituellement sur les cours d’eau 6 entités emboîtées présentant, chacune à leur échelle, une homogénéité des processus géomorphologiques et des processus écologiques qui leurs sont corrélés (Malavoi, 2000). Parmi ces entités spatiales, celle représentée par le tronçon géo- morphologique homogène nous semble la plus pertinente pour décrire et gérer un cours d’eau. Variable de contrôle essentielle des processus géodynamiques, des phénomènes d’inondation, voire des pressions socio-écono- miques, c’est la largeur du fond de vallée alluvial (Fz et Fyz des cartes géologiques au 1:50 000) qui nous guide principalement dans la discrimination des tronçons homogènes. Sont ajoutés comme paramètres discriminants complémentaires : les confluences majeures et les changements notables de pente de la vallée. Un tronçon homogène tel qu’identifié par les critères exposés ci-dessus, doit en théorie, selon les lois de la géomor- phologie fluviale, présenter des caractéristiques géomorphologi- ques homogènes : géométrie (largeur, profondeur), pente, sinuosité, style fluvial, etc. * secteur (quelques milliers de fois la largeur du lit (L)) * unité (quelques milliers de fois L) * tronçon (plusieurs centaines de fois L) * sous-tronçon (quelques centaines de fois L) * segment (une centaine de fois L) * faciès (quelques dizaines de fois L)
  19. 19. L’axe des abscisses de la figure ci-dessus donne l’efficience probable d’une opération de restauration, qui peut également indirectement se traduire par le rapport coûts/efficacité des travaux envisagés. En effet, sur un cours d’eau à score très bas (faible puissance, faible transport solide et érodabilité des berges, qualité d’eau médiocre et minimum d’espace pour réaliser les travaux), le projet devra nécessaire- ment être très abouti et très construit dès le départ pour atteindre un minimum de résultats positifs, ce qui influe évidemment directement sur les coûts de réalisation des travaux de restauration (agencement de blocs, risbermes végétalisées, caches artificielles, radiers et mouilles artificiels, etc.). A l’inverse, un cours d’eau puissant, à berges très érodables et encore abondamment fourni en charge alluviale ne nécessitera que peu de travaux pour que les résultats soient rapidement positifs. L’essentiel du coût sera lié à la suppression des contraintes et à la maîtrise foncière (concept de restauration passive énoncé pré- cédemment). ■ Détermination de la longueur minimale pertinente Dans le même esprit, il est important de vérifier si le linéaire concerné par le projet est pertinent par rapport à la taille du cours d’eau, par rapport au niveau d’objec- tif et enfin par rapport au niveau d’ambition souhaité. Ainsi, une restauration de 100 m de rivière, qu’elle soit de niveau R1 ou R3, n’a que peu d’intérêt d’un point de vue biologique, sauf très localement, pour un cours d’eau dont la largeur est supérieure à 10 m. Par contre, pour un cours d’eau dont la largeur est de 2 m, une telle restauration peut produire des effets positifs significatifs à l’échelle d’un tronçon. Nous proposons donc une grille sommaire d’évalua- tion de la pertinence d’une opération de restauration de cours d’eau sur la base de la proportionnalité linéaire restauré/ largeur du cours d’eau : • linéaire inférieur à environ 20 fois la largeur : effet généralement uniquement local. Opération qui peut avoir éventuellement un intérêt en traversée urbaine couplé à un objectif paysager ; peut se jus- tifier aussi pour des opérations pilotes destinées à devenir des « vitrines » locales de ce qui peut se faire en matière de restauration (objectif de sensi- bilisation) ; peut se justifier enfin pour la restaura- tion d’un habitat particulier d’une espèce patrimoniale (zone de reproduction notamment), qui peut se traduire par un effet positif bien au-delà du simple secteur restauré ; • linéaire compris entre 20 et 100 fois la largeur du cours d’eau : l’effet reste local mais on se rappro- che de dimensions pertinentes à l’échelle d’un tronçon de cours d’eau ; • linéaire supérieur à 100 fois la largeur : on atteint des dimensions significatives vis-à-vis de la restau- ration de tronçons de cours d’eau. 18 Première Partie Figure 14 : A titre d’exemple, classement de 3 opérations de cours d’eau en fonction de leur score d’efficience (sur 50). ` Cette approche ne doit pas amener à ne financer que les opérations présentant les meilleurs scores. Tous les cours d’eau dégradés méritent une res- tauration. La prise de décision finale reposera donc sur des critères complémentaires au seul score d’efficience probable, tels que l’existence d’appro- ches globales de gestion (Sage3 , contrat de rivière), la présence de fortes volontés locales, etc. § § ATTENTION ƽ 3. Sage : Schéma d'Aménagement et de Gestion des Eaux.
  20. 20. 19Postulats et principes généraux des opérations de restauration 4. La classification d’un réseau hydrographique selon les rangs de Strahler détermine la structure de ce réseau en affectant à chaque tronçon (rivière principale et affluents) un rang selon le degré de confluence. Ainsi, une rivière ne recevant aucun affluent (à l’amont d’un bassin) est de rang 1, une rivière qui ne reçoit que des affluents de rang 1 est de rang 2, et ainsi de suite. dizaines de kilomètres selon le rang de Strahler4 ) dans lequel se situe le site à restaurer : • caractéristiques géomorphologiques globales : largeur du fond de vallée, pente de la vallée et du lit mineur, style fluvial, granulométrie des alluvions transportées, évaluation de l’intensité du transport solide et du potentiel d’apports, caractéristiques hydrologiques, identification des altérations majeu- res (barrages, endiguements, etc.) ; • caractéristiques écologiques globales : qualité des biocénoses aquatiques et terrestres, peuplement piscicole, qualité physico-chimique, état général du corridor fluvial (notamment connexions rivière/lit majeur + annexes hydrauliques), continuité écologi- que amont-aval, présence de réservoirs biologi- ques, etc. ■ Fonctionnement géodynamique et écologique à l’échelle du secteur à restaurer Il s’agit là de déterminer l’état de dégradation des caractéristiques hydromorphologiques et écologi- ques du site devant faire l’objet des travaux de res- tauration : • état de dégradation des caractéristiques géomor- phologiques (travaux hydrauliques réalisés, leur emprise, leur époque de réalisation et leurs impacts sur les caractéristiques hydrodynamiques, sur le tracé en plan, sur les faciès naturels, etc.) ; • typologie géodynamique minimale (puissance spé- cifique, érodabilité des berges, potentiel d’apports solides) ; • état de modification du régime hydrologique ; • état de la qualité de l’eau ; • état de dégradation du fonctionnement écologique (écart par rapport à la référence historique ou typo- logique si les données existent). ■ Evaluation du contexte socio-politique et foncier La demande de restauration est généralement issue d’organismes divers : syndicats de rivières, fédéra- tions de pêche, associations variées, etc., et souvent dans le cadre d’études plus globales de type Contrats de rivière ou Sages. Il est donc nécessaire de prévoir un investissement important en temps et en moyens de sensibilisation/communication pour que les rive- rains, les « politiques » et les divers partenaires de la gestion du cours d’eau adhèrent au projet de restau- ration. Une étude de préévaluation des disponibilités fonciè- res semble un préalable indispensable pour cerner au mieux le niveau d’ambition envisageable pour le Contenu de l’étude préalable Une étude préalable à un projet de restauration devrait a minima contenir les éléments suivants : • analyse du fonctionnement géodynamique et éco- logique du tronçon géomorphologique homogène concerné ; • appréciation de l’état de dégradation de ce fonc- tionnement sur le linéaire directement touché par les travaux de restauration ; • évaluation du contexte socio-politique et foncier (évaluation de la demande locale ou collective de restauration, des disponibilités foncières envisa- geables, etc.) ; • évaluation a priori de l’efficience des travaux (appréciation du score d’efficience probable) ; • identification des objectifs et du niveau d’ambition de l’opération de restauration envisagée. ■ Fonctionnement géodynamique et écologique à l’échelle du tronçon géomorphologique homogène Il s’agit de déterminer les caractéristiques géomor- phologiques et écologiques « moyennes » du tronçon homogène (soit sur quelques kilomètres à quelques Etudes préalables et éléments de suivi Tout projet de restauration doit être précédé d’une étude préalable permettant de connaître le contexte hydromorphologique, écologique, sociologique et foncier du tronçon de cours d’eau concerné. C’est une condition indispensable pour l’obtention d’ai- des de l’Agence de l’Eau Seine-Normandie (ce qui est également le cas pour les autres Agences de l’eau). Il devra aussi faire l’objet d’un suivi après travaux sur une durée d’au moins 6 ans. Ce suivi doit être dimen- sionné et budgétisé dans le projet global. Une étude préalable peut aussi avoir pour conclu- sion qu’il n’est pas nécessaire ou pas urgent de restaurer ; un dysfonctionnement pouvant s’atté- nuer ou « s’autocicatriser » naturellement avec le temps, particulièrement sur les cours d’eau à score géodynamique élevé. § § NOTA Lorsque certains types de travaux de restauration nécessitent des études préalables complémentaires ou plus détaillées, celles-ci sont présentées dans la fiche technique correspondante (3e partie). § § NOTA
  21. 21. projet. Cette étude devrait idéalement être complétée par une étude sociologique minimale qui permettrait d’évaluer le contexte socio-politique local et les moyens à mettre en œuvre pour que le projet puisse être soutenu. ■ Evaluation a priori de l’efficience probable d’un projet de restauration Appréciation du score d’efficience probable (voir cha- pitre « Evaluation du score d’efficience probable », p. 17). Contenu de l’étude de suivi L’objectif d’un suivi des travaux de restauration est double : • analyser l’ensemble des impacts positifs (ou néga- tifs) immédiats ou à plus long terme des travaux réalisés ; • proposer des mesures correctives en cas de résul- tats peu probants voire négatifs. Il s’agit donc de répondre à deux types de questions : • quels sont les processus géodynamiques et les caractéristiques géomorphologiques qui ont été restaurés suite à la réalisation des travaux (taux d’érosion latérale, transport solide, stabilisation du fond du lit, diversification des écoulements, etc.) ? • cette restauration hydromorphologique s’est-elle traduite par une amélioration notable du fonction- nement écologique des lits mineur, moyen et majeur ? Pour répondre à ces deux questions, un certain nombre de mesures doivent être réalisées : • des mesures « géomorphologiques » qui permet- tront de quantifier : – les taux d’érosion latérale, l’évolution du profil en long, les phénomènes d’alluvionnement, les rela- tions avec la nappe alluviale, la diversification des écoulements (faciès) ; • des mesures « écologiques » qui apporteront des éléments concernant l’amélioration : – du fonctionnement du lit mineur (état des biocé- noses aquatiques, amélioration de la qualité phy- sico-chimique) ; – du fonctionnement du lit moyen (qualité écologi- que des bancs alluviaux) ; – du fonctionnement du lit majeur (plaine alluviale proche et annexes hydrauliques). Le protocole ci-après n’est qu’une proposition. Il pré- sente ce qui nous semble être un suivi minimal sur une durée de 6 ans. ■ Suivi géomorphologique Le pas de temps du suivi géomorphologique sera au minimum de 3 ans, après une campagne initiale avant travaux (soit 3 campagnes sur 6 ans : état ini- tial, état n+3, état n+6). Toutefois, si une crue de fré- quence supérieure à 5 ans se produit dans l’intervalle, une campagne exceptionnelle pourra être réalisée dans l’intervalle. L’emprise du suivi correspondra à la zone restaurée augmentée d’une longueur minimale équivalente à 10 ϫ la largeur du lit en amont (sauf en cas de déra- sement de seuil où l’on visera 50 ϫ la largeur du lit) et de 50 ϫ la largeur en aval (ordres de grandeur empiriques qui devraient permettre une bonne appréciation de l’évolution géomorphologique du secteur concerné) : • cartographie des faciès d’écoulement ; • lever d’un profil en long : ligne d’eau d’étiage ϩ 1 point en fond de lit (point le plus bas du lit sur un profil en travers), avec une densité des points relevés égale à 1 point/largeur de lit ; • lever de profils en travers (densité des profils rele- vés égale à 1 profil/3 largeurs de lit mineur) ; • mesures granulométriques : 1 échantillon/5 lar- geurs de lit mineur, si possible sur des faciès tels que radier ou plat).t ■ Suivi écologique Le pas de temps du suivi écologique sera au minimum de 3 ans, après une campagne initiale avant travaux : • lit mineur : pêches électriques (méthode De Lury, pêche par ambiance, etc.), inventaires hydrobiologi- ques (protocole DCE) ; • lit moyen (bancs alluviaux non ou peu végétalisés) : inventaire faunistique et floristique des bancs allu- viaux ; • lit majeur (si concerné par les travaux) : cartogra- phie de l’occupation des sols du corridor alluvial (dans l’espace de mobilité et de fonctionnalité), inventaire floristique et faunistique des milieux ter- restres, inventaire floristique et faunistique des annexes hydrauliques restaurées (partie en eau et partie terrestre). 20 Première Partie Lorsque certains types de travaux de restauration nécessitent des études de suivi complémentaires, celles-ci sont présentées dans la fiche technique correspondante (3e partie). § § NOTA Cette phase est aussi l’occasion de déterminer la pro- cédure administrative qui sera nécessaire à la mise en œuvre d’un projet de restauration : Déclaration d’Utilité Publique (DUP), Déclaration d’Intérêt Général (DIG), Loi sur l’Eau, Natura 2000, etc. § § NOTA
  22. 22. 21 Etapes clés d’une opération de restauration de cours d’eau La définition de mesures de restauration adaptées dépend essentiellement des dysfonctionnements identifiés (voir 2e partie) et des caractéristiques géo- morphologiques du cours d’eau considéré. Il est donc important de respecter un certain nombre d’étapes clés lors du montage d’une opération de restauration de cours d’eau. Ces étapes sont présentées figure 15 p. 22 de manière synthétique. Postulats et principes généraux des opérations de restauration POUR EN SAVOIR PLUS Plusieurs manuels techniques de « restauration hydromorphologique » ont vu le jour ces dernières années, notamment chez nos amis anglo-saxons. Nous en citons trois qui nous paraissent les plus com- plets : Un australien (592 p. en 2 volumes) : Rutherfurd I.D., Marsh K.J., Marsh N. (2000) : A Rehabilitation Manual for Australian Streams. Cooperative Research Centre for Catchment Hydrology. Land and Water Resources Research and Development Corporation. Canberra. Un américain (637 p.) : Federal Interagency Stream Restoration Working Group (FISRWG) (1998, rev. 2001) : Stream Corridor Restoration : Principles, Processes, and Practices. 15 Federal agencies of the US government). Un anglais disponible sur le web (http://www.therrc.co.uk/) : River Restoration Center (2002) : Manual of River Restoration Techniques. RRC.
  23. 23. 22 Première Partie Figure 15 : Etapes clés dans le montage d’une opération de restauration de cours d’eau. ` Définition du type de cours d’eau concerné (analyse du fonctionnement général + appréciation du score géodynamique) Identification des interventions humaines subies (type, époque, emprise, linéaire, etc.) Analyse et mise en évidence des dysfonctionnements associés (morphologiques, écologiques, hydrauliques, etc.) Types de restaurations possibles Evaluation du score d’efficience probable Définition des objectifs et des niveaux d’ambition des travaux de restauration ( 1re phase de concertation) Proposition de 2 ou 3 scenarii de restauration avec avantages et inconvénients de chacun Concertation et communication des travaux de restauration, puis choix d’un scénario Dimensionnement des ouvrages du scénario retenu et évaluation des incidences (positives, mais peut-être négatives) des actions de restauration proposées Définition de mesures correctives et affinage des propositions de restauration Définition des indicateurs de suivis Procédures réglementaires au titre du Code de l’Environnement (autorisation de travaux) Réalisation des travaux de restauration Réalisation de suivis morphoécologiques (6 ans) Définitions de mesures correctives et d’ajustement
  24. 24. 2Les principaux dysfonctionnements à l’origine des opérations de restauration 1Postulats et principes généraux des opérations de restauration 3Typologie des opérations de restauration et éléments techniques MANUEL DE RESTAURATION HYDROMORPHOLOGIQUE DES COURS D’EAU
  25. 25. 24 Deuxième Partie Les principales interventions humaines et leurs dysfonctionnements associés Des milliers de kilomètres de cours d’eau français ont vu depuis plusieurs décennies (parfois plusieurs siècles) leurs caractéristiques géomorphologiques (géométrie, substrats, etc.) et géodynamiques (pro- cessus) fortement altérées par des interventions humaines diverses : • chenalisations excessives (recalibrages, rectifica- tions, endiguements, etc.), se traduisant notam- ment par une banalisation des caractéristiques abiotiques des milieux aquatiques ; • extractions de matériaux, avec leurs effets bien connus que sont les incisions du lit mineur, la dis- parition du substrat alluvial et l’affaissement de la nappe d’accompagnement ; • implantations de barrages et de seuils, avec des effets nombreux et variés tels que le piégeage des alluvions, la création de longs plans d’eau en amont en lieu et place des faciès d’écoulement naturels, l’augmentation du réchauffement de l’eau en été, l’aggravation des effets de l’eutrophi- sation, etc. Or, les caractéristiques hydromorphologiques des cours d’eau conditionnent l’état et le fonctionne- ment écologique des milieux aquatiques. C’est pourquoi la restauration physique des cours d’eau est l’une des priorités de la Directive Cadre Européenne sur l’eau (DCE). Chaque type d’intervention humaine a induit une grande variété d’altérations et de dysfonctionne- ments morpho-écologiques selon le type de cours d’eau touché, le linéaire affecté, l’ancienneté et l’ampleur des travaux. De plus, de nombreuses interventions ont été « multiples » : rectification + recalibrage + endiguement, etc. Les travaux de res- tauration nécessaires pour tenter de retrouver un fonctionnement plus naturel seront donc fréquem- ment, eux aussi, multiples et complexes. Tout projet de restauration sur un tronçon de cours d’eau donné nécessitera donc une analyse : • du ou des types d’interventions humaines réali- sées ; • du ou des types de dysfonctionnements observés ; 2 Les dysfonctionnements présentés ci-après et les principes de restauration qui en dépendent sont identifiés à l’échelle du cours d’eau ou d’un tronçon de cours d’eau, donc avec une approche locale. La restauration hydromorphologique d’un cours d’eau, même ambitieuse et bien réalisée, peut se révéler infructueuse si subsistent, à l’échelle plus globale du bassin versant, des dysfonctionne- ments fortement perturbants : • forte quantité de matières en suspension générée par l’érosion de sols agricoles et pouvant colmater durablement les fonds alluviaux des cours d’eau ; • faiblesse des débits d’étiage due à un drainage extrême des terrains, à des ouvrages de dériva- tion ou de rétention ; • mauvaise qualité d’eau, etc. La mise en œuvre de projets de restauration doit donc être précédée d’une analyse générale du fonction- nement du bassin versant et du corridor alluvial. La mise en œuvre de mesures correctrices ou réduc- trices (par exemple bandes végétalisées le long des cours d’eau pour bloquer les fines) au niveau du bas- sin et du corridor fluvial doit, si ce n’est précéder, au moins être réalisée simultanément avec les restau- rations hydromorphologiques proprement dites. § § NOTA ce qui amènera à la proposition : • d’un ou plusieurs types de scénarii de restauration. Cette deuxième partie présente les principaux types d’interventions humaines ayant pu être réalisés sur les cours d’eau, les dysfonctionnements morpho- écologiques induits et enfin les principes généraux de restauration pouvant être proposés. La « liste » d’interventions humaines qui suit n’a pas la prétention d’être exhaustive, mais elle couvre, à notre avis, la plupart des actions anthropiques recensées sur les cours d’eau français : • couverture et enterrement de cours d’eau ; • déplacement de cours d’eau ; • rescindement de méandres - rectification ; • recalibrage ; • suppression de la ripisylve ; • protection des berges ; • endiguements et merlons de curage ; • seuils et ouvrages transversaux ; • étangs implantés sur un cours d’eau ; • extractions de granulats.
  26. 26. 25 Couverture et enterrement de cours d’eau ■ Contexte De très nombreux cours d’eau français ont été for- tement chenalisés, endigués, rescindés, recali- brés, etc. (voir § suivants). Cette chenalisation a parfois été poussée à l’extrême, notamment en milieu urbain ou périurbain, avec la couverture ou la mise sous tuyau complète du cours d’eau sur des linéaires pouvant être très importants. Ces actions ont occasionnellement été conduites en milieu rural dans le but de « gagner » des terrains agricoles et de favoriser l’intensification de l’agri- culture. Les cours d’eau touchés par ce type d’intervention ont donc complètement disparu des cartes… et de la surface de la Terre. Les principaux dysfonctionnements à l’origine des opérations de restauration Figure 18 : Couverture complète d’un cours d’eau, ici la « Rigole de Guyancourt » dans le département des Yvelines. ` Figure 16 : Exemples de couverture de cours d’eau. A gauche, la Bièvre (couverte sur plus de 10 km) et à droite l’Orgeval (couvert sur 900 m). En pointillés bleus le tracé souterrain probable (source : Géoportail, IGN). ` Figure 17 : La Bièvre à Fresnes, sous des dalles de béton…. `
  27. 27. ■ Principaux dysfonctionnements identifiés Le déplacement complet d’un cours d’eau se traduit généralement par les dysfonctionnements hydromor- phologiques et écologiques suivants : • modification des relations nappe/rivière : le cours d’eau, souvent déplacé en position topographique plus élevée que naturellement, a tendance à ali- 26 Déplacement de cours d’eau ■ Contexte Un certain nombre de cours d’eau ont été volontaire- ment déplacés de leur position initiale naturelle vers l’un ou l’autre côté du fond de vallée. Ces déplace- ments sont souvent très anciens (plusieurs siècles). L’objectif était principalement de gagner des terres cultivables ou d’améliorer leur exploitabilité en libé- rant une partie des espaces agricoles de la présence d’un cours d’eau. Ce type d’intervention reste toute- fois limité aux petits et moyens cours d’eau (jusqu’à une dizaine de mètres de largeur environ). Notons que le déplacement d’un cours d’eau a sou- vent été couplé à d’autres interventions telles que : • la rectification et le recalibrage du nouveau lit mineur ; • la protection des berges contre l’érosion ; • la suppression de la ripisylve (systématique sur au moins l’une des deux berges) ; • l’endiguement. Les impacts sont donc souvent multiples. ■ Principaux dysfonctionnements identifiés La couverture complète de cours d’eau est sans conteste l’intervention humaine la plus traumati- sante pour le milieu naturel puisqu’elle se traduit par la disparition totale de ce dernier. Il s’agit alors à la fois d’une disparition complète des habitats, des faciès, de la ripisylve, des relations entre la nappe et les berges, etc., mais également d’une discontinuité écologique majeure sur le réseau fluvial. Il existe peu de données précises dans la littérature mais on peut admettre qu’un linéaire de plus de 25- 30 mètres de couverture de cours d’eau constitue une altération déjà très lourde, notamment vis à vis du franchissement par les poissons. Outre l’absence de lumière, qui pose un grave problème pour de nombreuses espèces piscicoles, ce sont souvent les conditions hydrauliques extrêmes qui empêchent la franchissabilité des portions de cours d’eau enter- rées (fortes vitesses, faibles profondeurs en étiage, fond souvent lisse (béton)). Indépendamment de l’aspect « franchissabilité », l’ampleur du traumatisme engendré par la couver- ture d’un cours est dépendante de plusieurs facteurs dont la longueur touchée, la structure du lit à l’inté- rieur du voûtage (granulométrie « naturelle » du fond du lit en opposition avec du béton lisse, par exemple), la présence ou non de surfaces exondées à l’intérieur d’un voûtage (bancs de graviers, berges), etc. ■ Principes de restauration Niveau R3 La méthode la plus radicale consiste à découvrir totalement le cours d’eau et à le « recréer » intégra- lement dans son thalweg naturel en respectant sa morphologie d’origine (tracé en plan, profils en long et en travers). Niveau R2 Si l’emprise foncière de l’ancien tracé n’est pas dispo- nible, un moindre niveau d’ambition sera visé. On pourra « découvrir » le cours d’eau et lui redonner des berges naturelles (adoucissement de pentes, végétali- sation, etc.), recréer un lit d’étiage avec une morpho- logie plus adéquate (mise en place de substrats favorables, création de caches, de déflecteurs, etc.). Niveau R1 Si pour diverses raisons techniques et financières, la découverture n’est pas envisageable, on recherchera néanmoins à mettre en œuvre des mesures de limi- tation des impacts, tels que la création de puits de lumière sur le linéaire couvert (pour autant que ce dernier ne soit pas trop long), la mise en place d’un substrat alluvial en fond de lit, la création de surfaces exondées à l’intérieur du voûtage, la mise en place d’éléments physiques (cailloux, blocs, rondins, déflecteurs, etc.) de diversification des faciès et de facilitation du franchissement par les poissons. Deuxième Partie Figure 19 : Exemple de déplacement complet de cours d’eau : l’Armance (10). Notez que les anciens méandres sont visibles sur la carte (illustration du haut) car ils ont servi de base à la délimitation de la frontière commu- nale. Ils ne sont quasiment plus identifiables sur le ter- rain (illustration du bas) (source : Géoportail, IGN). `
  28. 28. 27 menter la nappe en permanence, d’où des étiages plus prononcés ; • si le nouveau cours d’eau est rectiligne et surcali- bré, s’ajoutent les dysfonctionnements liés à la rec- tification et au recalibrage. ■ Principes de restauration Niveau R3 La méthode idéale consiste à réinstaller le cours d’eau dans son talweg naturel en respectant sa morphologie d’origine (tracé en plan, profils en long et en travers), Niveau R2 Si l’emprise foncière de l’ancien tracé n’est pas dis- ponible ou pour d’autres raisons techniques, un moindre niveau d’ambition sera visé. Les principaux types de restauration envisageables sont alors : • une augmentation minimale de l’emprise du cours d’eau ; • la recréation d’un tracé un peu plus sinueux si celui-ci est trop rectiligne ; • la mise en place de bancs alluviaux alternés ; • la recréation de ripisylve. Niveau R1 Même type de travaux que pour la plupart des projets de niveau R1, quel que soit le type d’altération, à savoir principalement des ouvrages de diversification du lit et des faciès. Rescindement de méandres - Rectification ■ Contexte De très nombreux cours d’eau naturellement sinueux ou méandriformes ont été artificiellement rectifiés sur de longues distances, généralement pour en augmen- ter la débitance (notamment grâce à l’augmentation de la pente) et réduire ainsi la fréquence de submer- sion des terrains riverains. On a aussi fréquemment utilisé le rescindement de méandres pour linéariser les parcelles agricoles afin d’en faciliter la culture (cas des petits cours d’eau lors d’opérations de remembre- ment). On a enfin pratiqué des rescindements pour améliorer la navigabilité des grands cours d’eau. Notons que le rescindement/rectification d’un cours d’eau a souvent été couplé à d’autres interventions telles que : • le surcalibrage du nouveau lit ; • la protection des berges contre l’érosion ; • la suppression de la ripisylve ; • l’endiguement plus ou moins « rustique ». Les impacts sont donc souvent multiples. Les principaux dysfonctionnements à l’origine des opérations de restauration Lorsque les anciens tracés naturels ne sont plus visibles (rescindements très anciens) ou lorsque la linéarisation du tracé a été plus modeste (quelques ondulations subsistent) on parle plutôt de rectifi- cation. § § NOTA Figure 20 : Exemple de cours d’eau ayant subi des inter- ventions multiples : surcalibrage, rescindement, endi- guement, curage, etc. ` Figure 21 : Exemples de rescindements de méandres à vocation principalement agricole : en haut l’Orain (39), en bas l’Aire (Suisse). ` §Nota : les bosquets encore présents indiquent le tracé des anciens méandres. §
  29. 29. 28 à recréer un cours d’eau sinueux ou méandriforme. Selon le score géodynamique du cours d’eau, ce reméandrage sera complet et réalisé artificiellement au moyen d’engins de chantier ou partiel avec une simple initiation des méandres après suppression des protections de berges s’il en existe. A ce niveau d’ambition, on tentera de reconquérir un espace de mobilité sur les cours d’eau dynamiques et un espace de fonctionnalité, avec forêt alluviale et zones humi- des sur les cours d’eau moins actifs. Niveau R2 Si l’emprise foncière disponible est insuffisante (cours d’eau périurbains, présence de gravières en lit majeur comme sur la Seine par exemple) ou pour d’autres raisons techniques, un moindre niveau d’ambition sera visé. Les principaux types de restauration envisageables sont alors : • l’augmentation de l’emprise du cours d’eau ; • la recréation d’un tracé plus sinueux ; • la mise en place de bancs alluviaux alternés ; • la recréation de ripisylve ; • parfois la création de seuils et rampes pour limiter les effets de l’incision. Niveau R1 Même type de travaux que pour la plupart des projets de niveau R1, quel que soit le type d’altération, à savoir principalement des ouvrages de diversification du lit et des faciès. Recalibrage ■ Contexte Le recalibrage des cours d’eau est probablement l’un des types d’intervention les plus fréquemment réalisé en France. Ce type de travaux hydrauliques a été mis en œuvre très anciennement dans les zones urbaines et périurbaines, souvent accompagné d’endigue- ments étroits, pour réduire la fréquence des inonda- tions. Il a été utilisé de manière quasi systématique dans les zones rurales, particulièrement au cours des années 1950 à 1980, pour diminuer la fréquence de submersion des terres agricoles, notamment celles exploitées en maïs, céréale très peu résistante à la submersion. La notice de la figure présentée ci-après est un exemple typique de dossier de justification de travaux hydrauliques dans les années 1960. Le second paragraphe explique le pourquoi de la généralisation de la méthode (cf. figure 23, p. 29). Le principe du recalibrage consiste à augmenter la débitance du lit mineur en augmentant la section d’écoulement par élargissement du lit, approfondis- sement ou les deux. Rappelons que la capacité d’écoulement d’un cours d’eau naturel avant débor- dement dans le lit majeur correspond sensiblement à la crue journalière de fréquence 1 à 2 ans. ■ Principaux dysfonctionnements identifiés La rectification d’un cours d’eau, notamment lorsqu’elle est poussée à l’extrême comme dans le cas des rescindements, se traduit par des dysfonc- tionnements hydromorphologiques et écologiques caractéristiques : • homogénéisation des faciès d’écoulement, des variables hydrodynamiques (vitesses, profondeurs) et des substrats forte banalisation des habitats aquatiques ; • perte de fréquence et de durée de submersion du lit majeur et des annexes hydrauliques ; • incision du lit mineur suite à l’augmentation de la pente abaissement de la nappe d’accompagne- ment, déstabilisation des ouvrages de génie civil (ponts, digues, protections de berges). Souvent, déconnexion des annexes hydrauliques ou des anciennes sinuosités rescindées (du fait de l’inci- sion mais souvent aussi en raison de protections latérales et de digues réalisées en même temps que les rescindements). • aggravation des inondations en aval. Deuxième Partie Figure 22 : Exemples de rescindements de méandres à vocation de navigation. La Seine (source : Géoportail, IGN). ` On a souvent tenté de maîtriser cette incision galo- pante par la construction de seuils perpendiculaires au cours d’eau, qui ont eux-mêmes généré de nouveaux dysfonctionnements (voir impacts des seuils). § § NOTA ■ Principes de restauration Niveau R3 Pour résorber la plupart des dysfonctionnements générés par le rescindement des méandres d’un cours d’eau, la méthode la plus ambitieuse consiste
  30. 30. 29Les principaux dysfonctionnements à l’origine des opérations de restauration Figure 24 : Exemple de projet de recalibrage généralisé d’un cours d’eau. En blanc le profil initial, en grisé le profil à créer (source DDAF 01). ` Figure 23 : Extrait d’une notice technique de justification de travaux de recalibrage (source DDAF 01). `
  31. 31. 30 Selon le score géodynamique du cours d’eau, les techniques seront très différentes : Score élevé • réinitiation des processus d’érosion latérale pour favoriser un auto-ajustement. Score faible • apports de matériaux alluvionnaires si ceux-ci font défaut ; • recréation d’un nouveau cours d’eau. Niveau R2 Si l’emprise foncière disponible est insuffisante ou pour d’autres raisons techniques, un moindre niveau d’ambition sera visé. Les principaux types de restauration envisageables sont alors : • la réduction de la largeur du lit mineur ; • la recréation d’un talweg d’étiage sinueux ; • la mise en place de bancs alluviaux alternés ; • la diversification des berges ; • la création de ripisylve. Niveau R1 Même type de travaux que pour la plupart des projets de niveau R1, quel que soit le type d’altération, à savoir principalement des ouvrages de diversification du lit et des faciès. Suppression de la ripisylve ■ Contexte Il est fréquent que la végétation des berges des cours d’eau soit partiellement ou intégralement supprimée lors de la réalisation de travaux de chenalisation. Mais la suppression totale ou partielle de la ripisylve peut aussi être simplement due à des interventions plus ou moins fréquentes des riverains (notamment dans les zones agricoles) ou des organismes gestion- naires (syndicats, collectivités locales, etc.) (cf. figure 25, p. 31). ■ Principaux dysfonctionnements identifiés Afin de décrire les principaux impacts physiques et écologiques de la suppression des ripisylves, nous détaillons les fonctions majeures que celles-ci assu- rent, et donc les carences fonctionnelles lorsqu’elles sont supprimées : • Située à l’interface entre les milieux terrestres et aquatiques, la végétation rivulaire joue un rôle très important au sein des écosystèmes d’eau courante. Les formations végétales riveraines sont essentielles pour beaucoup d’organismes vivants, notamment les mammifères, amphibiens, oiseaux, poissons, etc. En effet, la faune trouve dans cette mosaïque végétale des conditions favorables pour se cacher, se nourrir et se reproduire. La végétation rivulaire joue également un rôle de « corridor », En concertation avec les acteurs du monde agricole qui proposaient un « débit de projet » (égal à Q5ans, Q10ans ou Q50ans), l’ingénieur hydraulicien calculait le profil type à donner au cours d’eau pour garantir ce projet de débit sans débordement. Notons que le recalibrage d’un cours d’eau a souvent été couplé à d’autres interventions telles que : • la rectification du lit mineur ; • la protection des berges contre l’érosion ; • la suppression de la ripisylve (systématique sur au moins l’une des deux berges) ; • l’endiguement « rustique » (merlon réalisé avec les déblais du recalibrage). Les impacts sont donc souvent multiples (cf. figure 24, p. 29). ■ Principaux dysfonctionnements identifiés Les impacts hydromorphologiques et écologiques du recalibrage sont bien connus : • détérioration des habitats aquatiques et semi- aquatiques (berges) : les faciès d’écoulement, donc les habitats aquatiques, deviennent très homogènes et de faible capacité d’accueil. En effet, le surélargissement du lit mineur, principe techni- que « de base » de ce type d’intervention, se traduit systématiquement par un étalement de la lame d’eau à l’étiage avec des profondeurs qui devien- nent limitantes pour une grande partie des biocé- noses aquatiques et notamment les poissons ; • réchauffement de l’eau et aggravation des effets de l’eutrophisation : cet étalement de la lame d’eau augmente la vitesse de réchauffement de l’eau en été, ce qui peut se traduire par des condi- tions létales pour les biocénoses et aggraver les effets de l’eutrophisation si celle-ci est présente ; • modification des relations nappe/rivière : le cours d’eau souvent surcreusé a tendance à drainer la nappe en permanence, d’où la réduction des zones humides du lit majeur ; • réduction des connexions avec les annexes hydrau- liques : la plus faible fréquence de débordement, but de l’opération, se traduit par des problèmes de repro- duction pour les espèces se reproduisant en lit majeur (prairies inondées ou annexes hydrauliques) ; • augmentation des contraintes hydrauliques en crue : le recalibrage se traduit par des vitesses et des hauteurs d’eau en crue bien supérieures aux valeurs naturelles et généralement limitantes pour les biocénoses aquatiques qui ont des difficultés à trouver des refuges hydrauliques ; • si, de plus, le nouveau cours d’eau est rectiligne et endigué, s’ajoutent les dysfonctionnements liés à la rectification et à l’endiguement. ■ Principes de restauration Niveau R3 La méthode la plus ambitieuse consiste à redonner au cours d’eau sa géométrie hydraulique naturelle. Deuxième Partie
  32. 32. 31 exprimé par un cordon assurant une continuité entre des milieux souvent fragmentés, facilitant les échanges et les déplacements entre les différentes communautés animales. • Les racines des arbres, les troncs tombés dans l’eau, les débris végétaux (ou embâcles) créent une diversité d’habitats favorable à la faune aqua- tique, en faisant office successivement de lieux de cache, de supports de ponte ou de source de nour- riture pour de nombreux poissons et invertébrés. • La végétation des berges, en procurant de l’ombre au-dessus des eaux, permet également de main- tenir une température des eaux fraîche, ceci à la fois pour les bords du fleuve et surtout pour des milieux annexes tels que mares, bras morts, dépression marécageuse, etc. Une température des eaux élevée due à un excès de lumière diminue la solubilité de l’oxygène dans l’eau, ce qui risque de provoquer une augmentation des affections vira- les ou bactériennes, indirectement une hausse de la mortalité des poissons. D’autre part, à long terme, un surcroît de lumière peut être source de surdéveloppement d’algues aquatiques et d’eutrophisation du milieu, néfaste à la vie des organismes vivants. • Les formations végétales riveraines assurent un apport constant en matière organique (végétale et animale), assurant l’échelle trophique (feuilles mortes, insectes tombant des arbres, etc.). De plus, beaucoup d’insectes ont besoin des tiges de la végétation riveraine pour se développer (éphémè- res, libellules, etc.). • Les formations végétales riveraines participent à l’élimination de pollutions diffuses, en réduisant la teneur des eaux en nitrates et phosphates et en diminuant la concentration en pesticides. • Indépendamment de ces fonctions écologiques vitales pour le maintien de la biodiversité, la végé- tation rivulaire joue d’autres rôles ou procure d’autres avantages, tels que le maintien des sols en place face à l’érosion, une fonction régulatrice du cycle hydrologique, un effet brise-vent ou encore des fonctions paysagères ou récréatives. Le maintien des sols en place par une végétation adaptée des berges s’opère principalement par les deux effets mécaniques suivants : • Stabilisation du sol efficace en profondeur grâce à la combinaison et l’interaction de végétaux, au développement racinaire à la fois dense, profond et traçant. Les principaux dysfonctionnements à l’origine des opérations de restauration Figure 25 : Exemple de portions de cours d’eau sans ripisylve : la Veyle (01). ` En haut, racines d’aulne glutineux (Alnus glutinosa), espèce végétale particulièrement adaptée aux bordures de cours d’eau. En bas, embâcles formés par des cultivars de peupliers (Populus x nigra) facile- ment déchaussés en raison de leur faible développe- ment racinaire d’une part et de leur port élevé d’autre part, favorisant une grande prise. `
  33. 33. 32 • L’eau, de par sa nature, a toujours été un élément de modelage des formes du paysage. Par sa pré- sence, elle rend les sites plus attrayants, augmente la valeur récréative de ces secteurs et contribue globalement à la richesse économique et culturelle d’une région. La végétation rivulaire tient évidem- ment une place prépondérante dans la perception du paysage des milieux humides. • Protection du sol en surface, par la densité des tiges aériennes produites et la souplesse de ces dernières face aux contraintes hydrauliques. Deuxième Partie Figure 27 : Effet de « peigne » de la végétation buisson- nante adaptée (en haut), favorisant le piégeage des par- ticules en transport par les eaux et végétaux hélophytiques couchés sous l’effet des contraintes hydrauliques (en bas). ` Figure 28 : La végétation rivulaire et aquatique tient évi- demment une place prépondérante dans la perception des paysages fluviaux. ` La végétalisation des bancs sédimentaires a pour effet de limiter la fréquence de mise en mouve- ment des alluvions. Cet effet, bien que naturel, peut devenir problématique lorsque le régime hydrologique de crue est modifié ou lorsque une période de faible hydraulicité dure plus de 5 ans. Dans ce cas la sur-végétalisation peut induire une accentuation de l’incision locale et le piégeage des alluvions un déficit sédimentaire à l’aval. La végé- talisation des bancs alluviaux est donc un proces- sus à surveiller avec attention. § § ATTENTION ƽ Lorsque l’absence de végétation riveraine se cumule avec une chenalisation, une incision du lit ou encore une retenue de seuil, les effets négatifs de ces interventions sont amplifiés. ■ Principes de restauration Les principes de restauration de la végétation rive- raine seront fonction des raisons de son élimination.
  34. 34. 33 Ainsi, si la suppression de la végétation riveraine s’est faite lors d’opérations de chenalisation, les travaux de restauration s’accompagneront néces- sairement de travaux de « recréation » de forma- tions végétales riveraines, ceci de manière « directe » (plantation de végétaux, techniques du génie végétal) ou « indirecte » en créant des condi- tions de croissance favorables au développement spontané de la végétation indigène adaptée (mise en place de déflecteurs, création de bancs de gra- viers, terrassement de berges en pente très douce, etc.). En fonction du niveau d’ambition choisi et en relation avec d’autres types de travaux de restauration, on pourra : Niveau R2 et R3 : travailler sur un espace élargi où l’on favorisera au maximum le développement de conditions de croissance favorables plutôt que d’implanter directement les bons végétaux. Le but est de « recréer » un véritable corridor fluvial. Plus la puissance du cours d’eau sera prépondérante, plus la restauration même selon des objectifs de « végétalisation » sera passive ; Niveau R1 : il n’y a pas d’autres alternatives que de procéder à des plantations simples ou à la mise en place de protections de berge végétales pour le développement de formations végétales adaptées. Protection des berges ■ Contexte Afin de préserver le maximum d’espace pour l’agriculture et l’urbanisation dans les plaines alluviales, des milliers de kilomètres de berges de cours d’eau ont été protégés contre les processus d’éro- sion, le plus souvent au moyen de tech- niques dites « lourdes » à base de perrés, de murs de béton, d’enroche- ments, d’épis, de palplanches, de gabions, etc. (cf. figure 32). ■ Principaux dysfonctionnements identifiés Blocage de la dynamique latérale Un hydrosystème fluvial naturel est caractérisé par une diversité géomor- phologique dont le moteur est, notam- ment dans un cours d’eau à méandres, l’érosion des berges et la migration laté- rale du chenal vif. Ces processus d’éro- sion, de transport de sédiments, de dépôt, de recoupement de méandres, ont pour effet de créer, détruire, recréer, dans une courte échelle de temps, une diversité de milieux dont la grande richesse écologi- que tient justement à leur fréquence de régénération. Le blocage des processus géodynamiques par des protections de berges, qu’elles soient minérales ou végétales, se traduit donc par un appauvrissement général de la qualité fonctionnelle du corridor fluvial. L’absence de processus d’érosion latérale entraîne de surcroît une baisse de la « production » de sédi- ments grossiers par manque de reprise du stock alluvial disponible sur les berges. Or, l’équilibre débit liquide/débit solide est un élément essentiel de la dynamique fluviale. Cet effet est d’autant plus sensi- ble sur les cours d’eau à dynamique active et coulant dans des alluvions non cohésives. Enfin, il est couramment admis aujourd’hui que les protections de berge favorisent l’incision du lit, au moins localement. Les principaux dysfonctionnements à l’origine des opérations de restauration a) b) c) d) e) f) g) Figure 29 : a) Perrés en milieu urbain. b) Enrochement de berge en secteur agricole. c) Murs en traversée urbaine. d) Palplanches en protection de berge de rivière naviguée. e) Palissade en rondins de bois. f) Technique des « tunages-bois » en protection de berges de voies navigables. g) Sans commentaire ! `
  35. 35. 34 berge existantes afin de garantir un espace de liberté au cours d’eau et le retour à un écotone rivu- laire naturel. Niveau R2 La solution à rechercher sera également la suppres- sion des protections de berge existantes et le report de nouvelles protections, si possibles végétales à une certaine distance du cours d’eau. Si les protections actuelles sont composées d’enrochements, les blocs pourront être réutilisés de manière indirecte pour réaliser des épis, des caches, des risbermes, etc. L’espace du cours d’eau sera ainsi élargi mais néan- moins contenu dans une emprise délimitée en raison d’enjeux identifiés comme devant être protégés. Niveau R1 Si, du fait de la présence d’enjeux forts, la présence d’ouvrages de protection de berge est indispensable, on peut prévoir le remplacement des protections « lourdes » par des techniques plus douces issues du génie végétal, ou l’adjonction d’ouvrages de diversifi- cation des faciès et du lit. Endiguement et merlons de curage ■ Contexte De très nombreux cours d’eau français ont été endi- gués, parfois sur de très longues distances. En zone urbanisée, l’endiguement étroit des cours d’eau, souvent très ancien, avait pour objectif de réduire la fréquence des inondations dommageables aux per- sonnes et aux biens dans des zones à forte concen- tration humaine. En zone rurale, l’endiguement des cours d’eau répond à un objectif complémentaire : outre la protection des villages et hameaux situés dans le lit majeur inondable, parfois très loin du cours d’eau, il vise aussi la réduction de la fréquence de submersion des terrains cultivés. Le principe de l’endiguement est simple : on érige le long du cours d’eau, dans la zone où se situent les enjeux à protéger, des structures linéaires plus ou moins sophistiquées (du simple remblai de terre ou de graviers issus de curages jusqu’à des constructions de génie civil de plusieurs mètres de haut). L’endiguement peut être uni- ou bilatéral, large ou étroit, de faible ou de forte hauteur selon les sites, les enjeux, les moyens techniques et financiers des collectivités. Appauvrissement de la qualité écologique des rives Les protections de berges se traduisent généralement par une simplification des caractéristiques écologi- ques des rives. Outre la perte d’habitat rivulaire (sauf parfois dans le cas d’enrochements libres dégradés que peuvent affectionner certaines espèces de pois- sons, mais là encore on ne considère qu’un comparti- ment de la biodiversité), les protections de berges « lourdes » remplacent par un système simple l’éco- tone de rive naturellement beaucoup plus complexe et favorable à une forte augmentation de la biodiversité : systèmes racinaires des arbres de la ripisylve, hélo- phytes de pied de berge, sous-berges, etc. Les techniques de protection de berge par génie végétal réduisent notablement ce type d’impact. Aggravation des autres impacts liés à la chenalisation Les protections de berges artificielles ont souvent été mises en place à l’occasion d’autres types d’interven- tions (rectification du lit, rescindement de méandres, recalibrage, endiguement, suppression de la ripi- sylve, etc.). Les impacts induits par ces protections viennent donc aggraver les impacts liés à ces autres interventions. ■ Principes de restauration Niveau R3 La seule méthode adaptée à un tel niveau d’ambi- tion est l’élimination complète des protections de Deuxième Partie Figure 30 : Exemple de réduction de la richesse spécifi- que au niveau de l’écotone « rive » suite à une protection de berge (d’après Amoros et al., 1993). ` Les produits de curage des rivières sont très sou- vent redéposés en cordons (merlons) le long des cours d’eau. A terme, ces cordons finissent par for- mer de véritables digues (c’est d’ailleurs souvent l’un des objectifs secondaires de cette méthode…). Le linéaire de cours d’eau soumis à ce type de « pseudo-endiguement » est probablement extrê- mement important et beaucoup de travaux de res- tauration pourraient déjà consister à supprimer ces merlons de curage. § § NOTA
  36. 36. 35Les principaux dysfonctionnements à l’origine des opérations de restauration Figure 31 : A gauche, endiguement en béton sur les deux berges en zone urbanisée. A droite : ancien merlon de curage en bordure de la Scie (76). ` A gauche, vue aérienne d’un système à double endiguement en zone rurale (protection des cultures). Etroit pour les crues fréquentes et large pour les crues plus rares. A droite, exemple de digue en enrochements + remblai (la rivière est à gauche). ` Exemples d’endiguements. A gauche, rectification + endiguement étroit rive gauche : l’Aisne. A droite, tracé en plan « naturel » + endiguement large : la Marne. Noter que la digue a été rompue au sud de Larzicourt (source : Géoportail, IGN). ` L’endiguement d’un cours d’eau a souvent été couplé à d’autres interventions telles que : • la rectification du lit mineur ; • la protection des berges contre l’érosion ; • la suppression de la ripisylve. Les impacts sont donc souvent multiples.
  37. 37. 36 mobilité sur les cours d’eau dynamiques et un espace de fonctionnalité, avec forêt alluviale et zones humi- des sur les cours d’eau moins actifs. Niveau R2 Si l’emprise foncière disponible est insuffisante ou pour d’autres raisons techniques ou sécuritaires (ris- que d’inondation de zones à enjeux forts), un moindre niveau d’ambition sera visé. Les principaux types de restauration envisageables sont alors : • une augmentation minimale de la zone intra-digues ; • un abaissement de certaines digues au droit de zones à moindre enjeu. Niveau R1 Mise en place de systèmes de connexions lit mineur/annexes hydrauliques (buses à clapet, etc.) ou de mesures de diversification des berges. Seuils / ouvrages transversaux ■ Contexte La plupart des cours d’eau français sont parsemés de nombreux seuils (hauteur de chute inférieure à 5 m) résultant d’anciens usages énergétiques (forges, moulins) ou agricoles (irrigation). Ces ouvrages n’ont pour la plupart plus de vocation économique « active ». Ils génèrent par contre des impacts impor- tants sur les caractéristiques abiotiques (hydromor- phologie, physico-chimie de l’eau, etc.) et biologiques (entraves à la circulation des espèces, dérive typolo- gique, etc.) des hydrosystèmes. Ils peuvent cepen- dant, rarement, présenter des intérêts : maintien d’une lame d’eau en étiage, maintien d’un niveau de nappe pour l’alimentation en eau potable ou l’irriga- tion, stabilisation du fond du lit, etc. Ce type d’action anthropique a un effet immédiat sur l’homogénéisation des faciès d’écoulement, donc des habitats aquatiques. Des dizaines de milliers de kilomètres de cours d’eau sont aujourd’hui sous l’in- fluence directe de seuils. Notons que les seuils sont souvent associés à d’au- tres interventions telles que : • la rectification du lit mineur ; • le recalibrage ; • la protection des berges contre l’érosion ; • la suppression de la ripisylve. Les impacts sont donc souvent multiples (cf. figures 34 et 35, p. 37). ■ Principaux dysfonctionnements identifiés L’endiguement d’un cours d’eau se traduit générale- ment par des dysfonctionnements hydromorphologi- ques et écologiques dans le lit mineur mais surtout au sein du lit majeur : Déconnexion entre le lit mineur et le lit majeur et ses annexes hydrauliques Ces déconnexions ont des caractéristiques très variables selon les cours d’eau, la largeur de la zone intra-digues, la hauteur des digues, etc. : • elles peuvent être permanentes : plus aucune connexion n’existe quel que soit le niveau atteint par les crues ; • elles peuvent être temporaires ou se traduire « seu- lement » par une moindre fréquence de connexion : par exemple, les connexions qui avaient lieu au moins une fois par an ou une fois tous les 2 ans, ne se font plus que tous les 5 ans, tous les 10 ans, etc. Selon l’intensité de ces « déconnexions », les impacts sur les milieux naturels sont plus ou moins impor- tants et plus ou moins réversibles. D’une manière générale la déconnexion du lit majeur de son lit mineur se traduit par : • un appauvrissement des milieux naturels du lit majeur lié à une absence de submersion fréquente ; • un appauvrissement des biocénoses terrestres associées ; • un appauvrissement de certains compartiments des biocénoses aquatiques dont une partie du cycle de développement est lié à ces connexions (notamment la reproduction pour certaines espèces de poissons). Incision du lit mineur suite à l’augmentation des débits dans la zone intra-digues, particulièrement si l’endiguement est étroit. Abaissement de la nappe d’accompagnement, déstabilisation des ouvrages de génie civil (ponts, digues, protections de berges). Aggravation des inondations en aval. Si le cours d’eau est rectifié et recalibré, s’ajoutent les dysfonctionnements liés à la rectification et au recalibrage. Deuxième Partie Il est évident que l’endiguement « large » (exemple de la Marne sur la figure 33, p. 35) est bien moins dommageable que l’endiguement étroit. § § NOTA ■ Principes de restauration Niveau R3 Pour résorber la plupart des dysfonctionnements générés par l’endiguement, la méthode la plus effi- cace consiste à supprimer les digues. A ce niveau d’ambition, on tentera de reconquérir un espace de
  38. 38. 37Les principaux dysfonctionnements à l’origine des opérations de restauration Figure 34 : Exemple de profil en long fortement altéré par la présence de seuils. L’Armançon (89) (source : IGN). ` §Nota : ce type de profils est disponible sur la plupart des cours d’eau français à la cartothèque nationale de l’IGN. § Figure 35 : a) et b) Exemples de seuils. c) Portion naturelle relictuelle présentant des faciès d’écoulement et des milieux diversifiés (bancs alluviaux diversement végétalisés). d) Vue « classique » de la retenue générée par l’ouvrage : un faciès lentique homogène sur plusieurs centaines de mètres. ` a) b) c) d)

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